JPH0697053A - X-ray mask provided with transparent silicon thin film and its manufacture - Google Patents

X-ray mask provided with transparent silicon thin film and its manufacture

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JPH0697053A
JPH0697053A JP16727893A JP16727893A JPH0697053A JP H0697053 A JPH0697053 A JP H0697053A JP 16727893 A JP16727893 A JP 16727893A JP 16727893 A JP16727893 A JP 16727893A JP H0697053 A JPH0697053 A JP H0697053A
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ray
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アーネスト・バソアス
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE: To minimize the allowable limit of alignment and to enhance lithography efficiency by a simple marking and etching technique. CONSTITUTION: A substrate 23 of anisotropic etching material is provided (a), the first surface of the substrate is masked by a film 33e of pattern material which forms a non-doping area 63 (b), a transparent continuous film 33c is formed against the doping surface (c), a thin film 44 is left by etching the second surface of the substrate, an alignment hole is formed on the non-doping area 63 (d), and an alignment window is formed using the alignment hole and the continuous film.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はX線リソグラフィに関
し、特にマスクのX線吸収剤パターン・エリア内に配置
されたウインドウ手段を通してインフィールド光位置合
せ機能を含むX線マスク及びその製造方法に関する。
FIELD OF THE INVENTION This invention relates to X-ray lithography, and more particularly to an X-ray mask and method of making the same that includes an in-field photoalignment feature through window means located within the X-ray absorber pattern area of the mask.

【0002】[0002]

【従来の技術】この技術分野における従来技術の相当量
はリソグラフィ・マスクの分野にあり、特に材料及びマ
スク位置合せの達成方法に対するX線リソグラフィに関
連する分野に存在する。例えば、ジェイ・エイチ・マッ
コイ及びピー・エイ・サリバンによる論文“X線リソグ
ラフィを使用する集積回路の製造用マスク位置合せ”に
は、X線リソグラフィの主要な技術問題の一般的分析が
与えられ、マイラ基板、外部酸化物ウインドウ、及び外
部X線検出計画の前後関係において位置合せ版が検討さ
れている。しかし、そこでは薄膜マスクを使用したイン
フィールド位置合せについては提案していない。
BACKGROUND OF THE INVENTION A significant amount of the prior art in this field is in the field of lithographic masks, and in particular in the field of X-ray lithography for materials and methods of achieving mask alignment. For example, the paper "Mask Alignment for Manufacturing Integrated Circuits Using X-Ray Lithography" by Jay H. McCoy and P.A. Sullivan provides a general analysis of the major technical problems of X-ray lithography, Alignment plates are being considered in the context of Mylar substrates, external oxide windows, and external X-ray detection schemes. However, it does not propose in-field alignment using a thin film mask.

【0003】他の方法としては、エイチ・イー・フンジ
カーによるIBM TDB Vol.20,No.3,
1187〜8頁に、照射されるべき装置ウェハ及びマス
クのグリルに対し、2つが正確に重ね合わされていると
きに最高エミッションを発光するようにしたX線螢光発
光方式が使用され、アール・イーダほかによる“ウェハ
位置合せシステムに対するマスク”(IBM TDB
Vol.16,No.4,1306頁,1973年9
月)にも、同様に、位置合せを達成するため、螢光材料
と共にX線の使用を提案している。しかし、ここでも光
位置合せに対する考察がなされていない。
Another method is the IBM TDB Vol. 20, No. Three
On pages 1187-8, the X-ray fluorescing method was used for the device wafer and mask grill to be irradiated, which emitted the highest emission when the two were exactly superposed. "Masks for Wafer Alignment Systems" by others (IBM TDB
Vol. 16, No. 4, 1306, Sep. 1973
Moon) similarly proposes the use of X-rays with fluorescent materials to achieve alignment. However, here again, no consideration is given to optical alignment.

【0004】アール・エイ・レビイに対して発行された
米国特許第4,868,093号“安定窒化ホウ素マス
クを使用したX線リソグラフィによる装置製造”は、窒
化ホウ素薄膜が光学的に透明であるため、オンボード又
はインフィールド位置合せに使用することができる、と
いうことを提案している。
US Pat. No. 4,868,093, "Device Manufacturing by X-Ray Lithography Using Stable Boron Nitride Mask," issued to R. A. Levy, the boron nitride thin film is optically transparent. Therefore, it can be used for on-board or in-field alignment.

【0005】しかし、窒化ホウ素薄膜は実際に透明にす
ることはできるが、又変形し、変色する傾向にあり、明
らかにX線に露光するとその透明性は失われる。そのた
め、現在の技術はシリコン薄膜が支配的である。
However, although boron nitride thin films can actually be made transparent, they also tend to deform and discolor, apparently losing their transparency when exposed to X-rays. Therefore, the current technology is dominated by silicon thin films.

【0006】ディー・エル・スパース及びエイチ・イー
・スミスの論文“X線リソグラフィ−新高分解能複写処
理”(固体技術、1972年7月)はシリコン薄膜に基
づくX線マスクの使用に関する基本論文である。
D. Sparse and H. E. Smith's paper "X-ray Lithography-A New High Resolution Copy Process" (Solid State Technology, July 1972) is a basic paper on the use of X-ray masks based on silicon thin films. .

【0007】ここで検討する位置合せ計画、及びエイチ
・イー・スミスほかによる後続の論文“X線リソグラフ
ィ:電子ビーム・リソグラフィに対する相補技術”(J.
Vac.Sci.Technol.,vol.10,No.6,1973 年11月/12月) は
X線デテクタを使用してマスク及びウェハを通して照射
されるX線を基礎として正確に位置合せを行う(図9)
ようにしている。ホールは装置ウェハに形成されるが、
マスクを通して行う光位置合せによりパターン位置合せ
を達成することについての提案がなされていない。
The alignment plan discussed here and a subsequent paper by H. E. Smith et al., "X-ray Lithography: Complementary Technology to Electron Beam Lithography" (J.
Vac.Sci.Technol., Vol.10, No.6, November / December 1973) uses an X-ray detector to perform accurate alignment based on X-rays radiated through a mask and a wafer ( (Fig. 9)
I am trying. The holes are formed in the device wafer,
No proposals have been made to achieve pattern alignment by optical alignment through the mask.

【0008】ライセンティア特許に対するドイツ特許
“レントゲン・リソグラフィ用マスク”は、光位置合せ
に関するX線吸収剤(金)パターンを配置する前にシリ
コン薄膜上に透明導電層を与えることを提案している。
その透明導電層は酸化インジュームと酸化錫の混合物で
ある。
The German patent "Roentgen Lithography Mask" to the Licensee patent proposes to provide a transparent conductive layer on the silicon thin film before placing the X-ray absorber (gold) pattern for photo-registration. .
The transparent conductive layer is a mixture of indium oxide and tin oxide.

【0009】それは、又非反射性コーティングとして作
用する。光は金吸収剤がない区域を通過するので、その
区域を光位置合せのために使用することができる。この
特許は特にめっき基板の版について説明している。これ
は通常、金−クロム又は進路が不透明であるチタンの薄
い層であり、金吸収剤の前にデポジットされる。
It also acts as a non-reflective coating. Since the light passes through the area without the gold absorber, that area can be used for light alignment. This patent specifically describes plates of plated substrates. This is usually a thin layer of gold-chromium or titanium with an opaque track, deposited in front of the gold absorber.

【0010】現在、この薄い層はイオン・ビーム・エッ
チングにより不めっき区域で容易に除去され、それは問
題ではない。しかし、シリコン薄膜の上部にある基板層
が透明であるが故に光位置合せが可能であるという提案
は、シリコン薄膜自体が精密光位置合せに対して十分に
透明ではないという事実を無視している。
Currently, this thin layer is easily removed by ion beam etching in the unplated areas, which is not a problem. However, the proposal that photo-alignment is possible because the substrate layer on top of the silicon film is transparent ignores the fact that the silicon film itself is not sufficiently transparent for precise photo-alignment. .

【0011】日立に対する日本特許第58−19952
5(A)“X線に対するマスク”は、マスク領域のめっ
き基板の事前エッチングによって行われ、マスクとして
金ではなく同じ材料(明らかにポリシリコン)の位置合
せマスクを規定するための処理を開示している。この特
許も前述のドイツ特許も光照射を強化するために行われ
るマスク基板材料の除去については何ら提案していな
い。
Japanese Patent No. 58-19952 to Hitachi
5 (A) "Mask to X-Rays" discloses a process performed by pre-etching a plated substrate in a mask area to define an alignment mask of the same material (obviously polysilicon) rather than gold as the mask. ing. Neither this patent nor the aforesaid German patent suggest any removal of the mask substrate material to enhance the light irradiation.

【0012】マスクに対するホールの使用はフィリップ
スに対するドイツ特許第3232498号“X線リソグ
ラフィ用チタン・マスク”に開示されており、それはチ
タン金属の薄膜を持つX線マスクを含む。薄膜のホール
はポリイミド・プラスチックでカバーされ、光位置合せ
に対する位置合せマークとして作用する。この提案によ
る位置合せは、シリコン・マスクによる現行方式と同一
の外部位置合せである。
The use of holes for masks is disclosed in German Patent No. 3232498 to Phillips, "Titanium Mask for X-Ray Lithography", which includes an X-ray mask with a thin film of titanium metal. The holes in the thin film are covered with polyimide plastic and act as alignment marks for optical alignment. The alignment according to this proposal is the same external alignment as the current method with a silicon mask.

【0013】ピー・ティッシャーほかに対する米国特許
第4,176,281号“X線ホトリソグラフィの放射
マスクに対する半導体ディスクの調節方法”はマスク及
び装置ウェハ両方を貫通するホールによる位置合せを使
用したX線検出方法を開始しているのに対し、エイチ・
ボーレンほかに対する米国特許第4,513,203号
“露光システムの対象を相互に位置合せするマスク及び
システム”は電子ビームと薄膜を通すホールとの両方を
使用して位置合せを行うことを説明している。しかし、
そのどちらも位置合せホール・パターンの位置及び光位
置合せが実際のマスク領域の外部、すなわち外部位置合
せであるということを提案していない。
US Pat. No. 4,176,281 to P. Tisher et al., "Method of Adjusting a Semiconductor Disk for a Radiation Mask in X-Ray Photolithography," describes X-rays using hole alignment through both the mask and the device wafer. Whereas the detection method has started,
U.S. Pat. No. 4,513,203, "Masks and Systems for Aligning Objects of an Exposure System to Each Other," to Boren et al., Describes using both electron beams and holes through thin films for alignment. ing. But,
Neither of them proposes that the position of the alignment hole pattern and the optical alignment be outside the actual mask area, ie outside alignment.

【0014】ダヴリュー・ザプカほかに対する米国特許
第4,855,197号“イオン、電子、又はX線リソ
グラフィに対するマスク及びその形成方法”はリソグラ
フィ中に入射線により引越されるシリコン薄膜の歪を取
扱う。それは、薄膜に分布する予定温度を基本にして、
薄膜のドーピング・プロファイルを調節することによっ
てその歪を減少又は除去する方法を提案している。
US Pat. No. 4,855,197, "Mask for Ion, Electron, or X-Ray Lithography and Method of Forming It," to W. Zapka et al. Deals with the distortion of silicon thin films that are moved by the incident radiation during lithography. It is based on the planned temperature distributed in the thin film,
It proposes a method to reduce or eliminate the strain by adjusting the doping profile of the thin film.

【0015】ケイ・ホソノに対する米国特許第4,88
7,283号“X線マスク及びX線マスクを使用した方
法による露光”も又マスク歪を取扱い、X線吸収剤パタ
ーンを支持するフレームを機械的に“曲げる”ことによ
り、露光中、歪を動的に修正することができることを提
案している。
US Pat. No. 4,88 to Kay Hosono
No. 7,283 “X-ray mask and exposure by a method using an X-ray mask” also deals with the mask distortion, and mechanically “bends” the frame supporting the X-ray absorber pattern, thereby eliminating the distortion during exposure. It proposes that it can be modified dynamically.

【0016】以上、説明したように、従来技術において
は多様なX線マスクが提案されているが、それら全べて
は材料及び光位置合せの使用について制限があることが
わかるであろう。
As described above, although various X-ray masks have been proposed in the prior art, it will be appreciated that all of them have limitations regarding the use of materials and photoalignment.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】以上の説明からわかる
ように、従来技術は現在X線マスクの材料としてシリコ
ン薄膜を支持している。しかし、X線リソグラフィに対
するマスクとして使用されるシリコン薄膜は透明性が悪
く、可視光に対して比較的不透明である。
As can be seen from the above description, the prior art currently supports a silicon thin film as a material for an X-ray mask. However, the silicon thin film used as a mask for X-ray lithography has poor transparency and is relatively opaque to visible light.

【0018】ウェハ・ホトリソグラフィ位置合せ処理手
順に対する従来のマスクを実行して、(1)外部の面
(分離したウェハ又は基板)に対するリソグラフィ位置
合せパターンを有する(2)X線マスクの薄膜部上に支
持されたリソグラフィX線吸収剤パターンの高精密光位
置合せの達成は困難である。そのため、かかる位置合せ
は典型的にリソグラフィX線吸収剤パターンを含む活性
薄膜エリアの外部を操作する位置合せパターンを使用し
て行われる。
Performing a conventional mask for the wafer photolithography alignment procedure, (1) having a lithographic alignment pattern for the external surface (separated wafer or substrate), (2) on the thin film portion of the X-ray mask. Achieving high precision photo-registration of lithographic X-ray absorber patterns supported on a substrate is difficult. As such, such alignment is typically performed using an alignment pattern that operates outside the active thin film area containing the lithographic x-ray absorber pattern.

【0019】薄膜のリソグラフィX線マスク・パターン
・エリア内に規定されたインフィールド光位置合せパタ
ーン、は位置合せ許容度又は許容値を最小にすることに
よってこの技術によるリソグラフィ性能を相当高めるこ
とはできるが、現在、このような技術を処理しうる可能
性は少いという問題があった。
The in-field photo-alignment pattern defined in the lithographic X-ray mask pattern area of the thin film can significantly enhance lithographic performance by this technique by minimizing the alignment tolerances or tolerances. However, there is currently a small possibility that such a technique can be processed.

【0020】従って、本発明の目的は、マスクの調製に
代わりうる簡単なマスキング及びエッチング技術を使用
して容易に製造しうるリソグラフィに対し活性の薄膜エ
リアに形成された光位置合せシステムを有し、それによ
って位置合せ許容度を最小にしうるようにしたことによ
り、リソグラフィの性能を相当強化することができるシ
リコンX線マスクを提供することである。
Accordingly, it is an object of the present invention to have a photo-alignment system formed in a lithographically active thin film area that can be easily manufactured using simple masking and etching techniques that can replace mask preparation. The purpose of this is to provide a silicon X-ray mask which can significantly enhance the lithographic performance by making it possible to minimize the alignment tolerance.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するため、以下に説明するように構成した。すなわ
ち、本発明はマスクのリソグラフィ・パターン化エリア
内でインフィールド光位置合せを可能にするよう改良し
た光伝送(又は光照射)を行うマイクロウインドウのア
レイを持つX線マスク(シリコンが好ましい)を含む。
このマスクは好ましくはホウ素でドーピングされ、リソ
グラフィ・パターン化エリアを含む薄膜部を有するシリ
コン・ウェハ又は基板により製造される。
The present invention is configured as described below in order to solve the above problems. That is, the present invention provides an X-ray mask (preferably silicon) having an array of microwindows for improved light transmission (or light irradiation) that allows for in-field light alignment within the lithographic patterned area of the mask. Including.
This mask is preferably doped with boron and is made of a silicon wafer or substrate having a thin film portion containing lithographically patterned areas.

【0022】選ばれたエリアからシリコン(Si)を完
全に除去することによって、小開口又はホールのパター
ン又はアレイがその薄膜部に形成される。この薄膜部は
Si基板により取り囲まれるように支持され、光透明材
料のフィルムによってその両面(少くとも一面)がコー
ティングされる。
By completely removing silicon (Si) from selected areas, a pattern or array of small openings or holes is formed in the thin film portion. The thin film portion is supported so as to be surrounded by a Si substrate, and both surfaces (at least one surface) thereof are coated with a film of a light transparent material.

【0023】ホールとフィルムの組合せにより、そこを
通してほとんど100%の光伝送を可能にするSi薄膜
材料の小さな透明ウインドウ又はマイクロウインドウを
形成して、そのウインドウがマスクに対する光位置合せ
ホールのパターンとして行動できるようにした。
The combination of holes and film creates a small transparent window or microwindow of Si thin film material that allows almost 100% light transmission therethrough, which window acts as a pattern of photoalignment holes to the mask. I made it possible.

【0024】本発明の好ましい製造方法において、例え
ば窒化シリコン・フィルムのようなホウ素拡散マスク材
料によりホウ素ドーピングの前にSiウェハの一方の表
面をマスクし、ドーピングすると、その結果、ウェハ表
面の薄いホウ素ドーピングP++層に小さな不ドーピング
・エリアのアレイを残したパターンが形成される。
In a preferred manufacturing method of the present invention, one surface of a Si wafer is masked and doped prior to boron doping with a boron diffusion mask material, such as a silicon nitride film, resulting in a thin boron surface of the wafer. A pattern is formed that leaves an array of small undoped areas in the doped P ++ layer.

【0025】ドーピングの後、マスク・フィルムが除去
され、希望により、例えば窒化シリコンのような新たな
光透過フィルムがウェハの両面に供給される。そこで、
ウェハのホウ素ドーピング層と反対側の面にあるマスク
・フィルムはパターン化され、その後ウェハ表面のパタ
ーン化ホウ素ドーピングP++層に対し基板の異方性エッ
チングが行われる。
After doping, the mask film is removed and, if desired, a new light transmissive film such as silicon nitride is provided on both sides of the wafer. Therefore,
The mask film on the side of the wafer opposite the boron-doped layer is patterned, followed by anisotropic etching of the substrate against the patterned boron-doped P ++ layer on the wafer surface.

【0026】その結果生じた構造は、ホウ素ドーピング
++薄膜の不ドーピング・エリアにホールを有する有す
るものである。その後、X線吸収剤パターンが薄膜上に
規定され、ウェハ全体が適当な支持リングに取付けられ
てX線マスク構造を完成する。
The resulting structure is one that has holes in the undoped areas of the boron-doped P ++ thin film. An X-ray absorber pattern is then defined on the thin film and the entire wafer is attached to a suitable support ring to complete the X-ray mask structure.

【0027】窒化シリコン・フィルムによってカバーさ
れた薄膜のシリコンのないホールは、その幾何学的構造
及び透明性の理由から、別の分離部材又はウェハの共同
パターンを使用して、X線照射前の高精密パターン位置
合せにより、該分離した別のウェハ表面上の事前に存在
する装置パターンに対し本装置の薄膜上に支持されたX
線マスク吸収剤パターンを光学的に位置合せすることが
できるようにしたウインドウ群又はアレイを形成する。
The thin film silicon-free holes covered by the silicon nitride film are, before their exposure to X-rays, due to their geometrical structure and transparency, using another separating member or a co-pattern of the wafer. High precision pattern alignment allows X to be supported on the thin film of the device with respect to a pre-existing device pattern on the separated separate wafer surface.
Form a window or array that allows the line mask absorber pattern to be optically aligned.

【0028】X線マスク吸収剤パターン・エリアに配置
されたウインドウを持つマスクは位置合せ許容値を小さ
くして強化した位置合せ精密度を提供するオンボード又
はインフィールド位置合せを行うことができる。
A mask with a window located in the x-ray mask absorber pattern area can have on-board or in-field alignment with a small alignment tolerance to provide enhanced alignment accuracy.

【0029】[0029]

【実施例】以下添付図面に基づき本発明の好ましい実施
例を詳細に説明する。図1は本発明の好ましい実施例に
より構成されたX線マスク基板の断面図である。図1に
おいて、1はマスクであり、好ましくはシリコンのX線
マスク用の適当な材料から成るウェハ又は基板2と、好
ましくは窒化シリコンから成り基板2の両対向面にある
光学的に透明なフィルム3a及び3bと、フィルム3a
に隣接して層を形成する薄膜4とから成る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of an X-ray mask substrate constructed according to a preferred embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a mask, preferably a wafer or substrate 2 made of a suitable material for an X-ray mask of silicon and an optically transparent film, preferably made of silicon nitride, on opposite sides of the substrate 2. 3a and 3b and film 3a
And a thin film 4 forming a layer adjacent thereto.

【0030】5は薄膜4の方に基板2に形成され、周囲
のSi基板2に支持されている窒化シリコン・フィルム
でコーティングされた光学的に不遮蔽のSi薄膜からな
る構造を形成する開口である。薄膜4は窒化シリコン・
フィルム3aと共に透明のマイクロウインドウのパター
ン又はアレイを構成するように形成された一群のホール
6を有する。
Reference numeral 5 is an opening formed in the substrate 2 toward the thin film 4 and forming a structure of an optically unshielded Si thin film coated with a silicon nitride film supported by the surrounding Si substrate 2. is there. Thin film 4 is silicon nitride
It has a group of holes 6 formed so as to form a pattern or array of transparent microwindows with the film 3a.

【0031】マイクロウインドウ・パターンは、後に薄
膜エリアに規定されるX線吸収剤パターン(図に示して
いない)と幾何学的及び構造的に互換性があるように選
択され、X線マスクとして機能するとき、位置合せの際
マイクロウインドウ・パターンを分離した基板の共同パ
ターンと光学的に位置合せすることによって、分離した
基板又は部材の表面の外部パターンと吸収剤パターンと
の位置合せを容易にするよう選択することができる。
The microwindow pattern is selected to be geometrically and structurally compatible with an X-ray absorber pattern (not shown) that will be defined later in the thin film area and will act as an X-ray mask. The alignment of the microwindow pattern with the co-pattern of the separated substrate during alignment facilitates the alignment of the external pattern on the surface of the separated substrate or member with the absorbent pattern. You can choose to

【0032】マイクロウインドウ・パターンはオンボー
ド又はインフィールド位置合せ可能にX線マスク・パタ
ーン・エリアに配置することができる。適当な支持リン
グ10でX線マスク構造を完成する。
The microwindow pattern can be placed in the X-ray mask pattern area for onboard or infield alignment. A suitable support ring 10 completes the X-ray mask structure.

【0033】ホール6は各種形状に形成され、適当な位
置合せシステムに適応するよう各種幾何学的構造的及び
密度のアレイに構成することができる。例えば、図2に
見られるように、開口は正方形20、長方形22、三角
形24、及び十字形26等のような1以上の各種アレイ
を形成することができ、又正規のパターン又は位置合せ
計画に適した乱雑な形状に構成して、照射されるべき分
離基板パターンに対し希望するマスク・パターンの位置
合せを達成することができる。
The holes 6 are formed in various shapes and can be arranged in arrays of various geometric structures and densities to accommodate the appropriate alignment system. For example, as can be seen in FIG. 2, the openings can form one or more various arrays such as squares 20, rectangles 22, triangles 24, and crosses 26, etc., and can be arranged in a regular pattern or alignment scheme. It can be configured in a suitable random shape to achieve the desired mask pattern alignment with the separation substrate pattern to be illuminated.

【0034】事前規定された幾何学的構造的及び密度の
マイクロウインドウのアレイは、マイクロウインドウの
地域的適用範囲に比例して平均光伝送を増加するよう、
窒化シリコン、二酸化シリコン、シリコン・オキシナイ
トライド、シリコン・カーバイド、窒化ホウ素、酸化ア
ルミニューム、ダイヤモンド等のような光透明材料のフ
ィルムを使用して形成される(図2参照)。
An array of micro-windows of predefined geometrical structure and density increases the average optical transmission in proportion to the regional coverage of the micro-window,
It is formed using a film of a light transparent material such as silicon nitride, silicon dioxide, silicon oxynitride, silicon carbide, boron nitride, aluminum oxide, diamond, etc. (see FIG. 2).

【0035】例えば、単純な中央10μmの5μm正方
形窒化シリコン・マイクロウインドウの100×100
アレイは、1mm正方形エリアにおいて、光伝送を50
%だけ増加することになる。50〜100mm厚の窒化
シリコン・フィルムはその光吸収を無視可能であり、優
秀な機械的、化学的、及び処理特性を有する。自己支持
窒化シリコン・マイクロウインドウは電子顕微鏡の基板
として使用可能であることがわかる。
For example, 100 × 100 of a simple 5 μm square silicon nitride microwindow with a center of 10 μm.
The array has 50 mm optical transmission in a 1 mm square area.
It will be increased by%. A 50-100 mm thick silicon nitride film has negligible light absorption and has excellent mechanical, chemical and processing properties. It can be seen that the self-supporting silicon nitride microwindow can be used as a substrate for an electron microscope.

【0036】図3の乃至は本発明による好ましいX
線マスクの製造方法を示す図である。図3に示すよう
に、その開始工程において、例えば、軽くドーピング
された<100>単結晶のSiから成るウェハ23はそ
の表面に低圧化学的蒸着法(LP−CVD)によって付
着された、好ましくは窒化シリコンであるドーパント拡
散マスク・フィルム33a及び33bを有する。
[0036] a to d in FIG. 3 is preferred according to the present invention X
It is a figure which shows the manufacturing method of a line mask. As shown in FIG. 3, in the starting step a , for example, a wafer 23 of lightly doped <100> single crystal Si is deposited on its surface by low pressure chemical vapor deposition (LP-CVD), preferably Has dopant diffusion mask films 33a and 33b which are silicon nitride.

【0037】フィルム33bはこの製造方法にとっては
必要ではないが、それは便宜上LP−CVD処理によっ
て形成され、その使用は結果的に機械的歪及び緊張に関
する問題を軽減することができ、後述するように、両表
面にコーティングした窒化シリコンを含む3層サンドイ
ッチの形のより厳密な完成した構造を提供する。
Film 33b is not required for this manufacturing method, but it is conveniently formed by an LP-CVD process, the use of which can result in reduced mechanical strain and tension problems, as will be described below. , Provides a more rigorous finished structure in the form of a three-layer sandwich with silicon nitride coated on both surfaces.

【0038】又、窒化シリコンはここでは透明なマイク
ロウインドウのための好ましい材料の例として使用され
るが、前述のような他のコーティング材料でも有効に使
用することができ、特にシリコン・カーバイド、二酸化
シリコン、及びダイヤモンド等を含む複合材料及び多重
層を使用することができる。
Also, although silicon nitride is used herein as an example of a preferred material for the transparent microwindow, other coating materials such as those mentioned above can also be used to advantage, especially silicon carbide, dioxide. Composite materials and multilayers including silicon, diamond and the like can be used.

【0039】マイクロウインドウの形成を開始するた
め、フィルム33bはエッチングオフされ、フィルム3
3aはSiウェハの隣接面に対するマスクとして使用す
るようそこにリソグラフィで規定されたマイクロウイン
ドウ・パターン33e(図3の)を有する。ウェハ表
面は、例えば、ホウ素のようなSiに対して耐エッチン
グ性を有するドーパントで適当にドーピングされ、ウェ
ハ上に耐エッチング層又は薄膜43を形成する。窒化シ
リコン・フィルム33aのパターン33eは図3の
見られるように、ウェハ表面上に生成された薄いホウ素
ドーピングP++層43の部分83に小さな不ドーピング
・エリア63のパターンを残す。
In order to start the formation of the microwindow, the film 33b is etched off and the film 3b is removed.
3a has a lithographically defined microwindow pattern 33e ( b 3 in FIG. 3) defined therein for use as a mask for the adjacent surface of the Si wafer. The wafer surface is suitably doped with a dopant that is etch resistant to Si, such as boron, to form an etch resistant layer or thin film 43 on the wafer. Pattern 33e of the silicon nitride film 33a is as seen in b of FIG. 3, leaving a pattern of small non-doped area 63 in the portion 83 of the thin boron-doped P ++ layer 43 produced on the wafer surface.

【0040】ドーピングの後、パターン化マスク・フィ
ルム33aは任意選択的に除去され(適当な場合は保持
される)、新たな光透明窒化シリコン・フィルム33c
及び33dがLP−CVD法によりウェハ23の両面に
付着される。
After doping, the patterned mask film 33a is optionally removed (retained if appropriate) and a new light transparent silicon nitride film 33c is formed.
And 33d are attached to both surfaces of the wafer 23 by the LP-CVD method.

【0041】ウェハのホウ素ドーピング・パターン含有
層43の反対側面にマスク・フィルム33dがパターン
化され、その後ウェハ本体又は基板23の異方性エッチ
ングによりホウ素ドーピングP++層43のマイクロウイ
ンドウ・パターン含有部83に対してエッチングが行わ
れる(図3の)。図3のに見られるように、その結
果生じた構造はホウ素ドーピングP++層43の部分83
の長さに亘り延長され、X線マスク吸収剤パターンを受
けるに適するようにしたホウ素ドーピングP++薄膜44
を含む。
A mask film 33d is patterned on the opposite side of the boron-doped pattern-containing layer 43 of the wafer, followed by anisotropic etching of the wafer body or substrate 23 to contain the micro-window pattern of the boron-doped P ++ layer 43. The portion 83 is etched ( c in FIG. 3). As can be seen in FIG. 3d , the resulting structure is part 83 of the boron-doped P ++ layer 43.
Boron-doped P ++ thin film 44 extended over the length of and adapted to receive an X-ray mask absorber pattern
including.

【0042】薄膜44はSi基板23に包囲されて支持
され、その不ドーピング・エリアを通してエッチングさ
れた“ホール”(ピンホール又は小開口)63を有す
る。これら窒化シリコン・フィルム33cによってカバ
ーされた薄膜44のシリコン無しホール63は、この構
造をX線マスクとして機能させる場合、薄膜44のX線
マスク・パターン・エリア83に局所的に配置されて、
透明性且つ幾何学的構造的によりその光位置合せ及びパ
ターン位置合せに使用することができるマイクロウイン
ドウ73のパターンを形成して、オンボード位置合せを
可能にする。
The thin film 44 is surrounded and supported by the Si substrate 23 and has "holes" (pinholes or small openings) 63 etched through its undoped areas. The silicon-free holes 63 of the thin film 44 covered by these silicon nitride films 33c are locally arranged in the X-ray mask pattern area 83 of the thin film 44 when this structure is to function as an X-ray mask.
The transparency and geometric structure creates a pattern of microwindows 73 that can be used for its light and pattern alignment, allowing onboard alignment.

【0043】図4は、X線吸収剤パターン84の部分に
沿って2つのマイクロウインドウ73を詳細に示す薄膜
44の部分の拡大断面図である。又、図4は、X線吸収
剤パターン84と精密に位置合せされなければならない
事前存在の集積回路パターン89を有する典型的に半導
体ウェハである(X線マスクの適用では)外部の分離基
板90を示す。
FIG. 4 is an enlarged sectional view of a portion of the thin film 44 showing the two micro windows 73 in detail along the portion of the X-ray absorber pattern 84. Also, FIG. 4 is an external isolation substrate 90 (typically in an x-ray mask application) which is typically a semiconductor wafer having a pre-existing integrated circuit pattern 89 that must be precisely aligned with the x-ray absorber pattern 84. Indicates.

【0044】基板90はマイクロウインドウ・パターン
と位置合せさせるに適応した共同位置合せパターン91
を持ち、2つのウェハ又は基板(23,90)をX線放
射処理のために近付けたときに、X線吸収剤パターン8
4と集積回路パターン89との間に高精密位置合せを形
成する。
Substrate 90 is a co-registration pattern 91 adapted to be aligned with a microwindow pattern.
Holding two wafers or substrates (23, 90) close to each other for X-ray radiation processing.
4 and the integrated circuit pattern 89 are formed with high precision alignment.

【0045】適切な製造処理に使用するためのホウ素ド
ーピング及びエッチング処理手順は“MICROELECTRONIC
ENGINEERING ”(9(1989)167−170頁)、
及びIBM技術公開報(Vol.33,No.5,19
90年10月)(共に参考として編入される)に本発明
の発明者によって記載された論文“ホウ素ドーピング・
シリコン構造に対する高選択KOH基底エッチャント
(又はエッチング剤)”に開示されている。
Boron doping and etching procedures for use in proper manufacturing processes are described in "MICROELECTRONIC".
ENGINEERING "(9 (1989) pp. 167-170),
And IBM Technical Bulletin (Vol.33, No.5, 19)
October 1990), both incorporated by reference, by the inventor of the present invention entitled "Boron Doping.
Highly selective KOH ground etchant (or etchant) for silicon structures ".

【0046】X線マスクに対するマイクロウインドウの
幾何学的構造は機械的歪及び緊張に関係する要因による
ものと同様、位置合せの配慮(全体及び局所)によって
決定される。前述のように、窒化シリコンを両面にコー
ティングして3層サンドイッチを形成することにより、
厳密な薄膜構造を作成することができる。かくして、薄
膜44自体を含む異方性エッチング側に窒化シリコンを
コーティングして、図4の点線で示す層33fを形成す
ることにより完全な構造を形成することができる。
The microwindow geometry for the x-ray mask is determined by alignment considerations (general and local) as well as by factors related to mechanical strain and tension. As mentioned above, by coating silicon nitride on both sides to form a three layer sandwich,
Rigorous thin film structures can be created. Thus, the complete structure can be formed by coating the silicon nitride on the anisotropic etched side, including the thin film 44 itself, to form the layer 33f shown in dotted lines in FIG.

【0047】その上、マイクロウインドウ・アレイは、
ホウ素ドーピングが行われないエリアにそれが形成され
るとき、そのエリアを慎重にマスクすることにより、及
び反対側からエッチングして薄膜のシリコン無し“ホー
ル”又はピンホールを作成することによって、表面の保
全性に妥協することなく、その薄膜に形成することがで
きる。これら薄膜の表面はその薄膜のホール又は開口に
マイクロウインドウが形成されたマスクの全表面の上に
連続して延びる窒化シリコン・フィルムによって保護さ
れる。
Moreover, the microwindow array is
When it is formed in an area where boron doping is not done, by carefully masking that area and etching from the opposite side to create a thin film silicon-less “hole” or pinhole, The thin film can be formed without compromising the maintainability. The surface of these thin films is protected by a silicon nitride film that extends continuously over the entire surface of the mask with microwindows formed in the holes or openings in the thin films.

【0048】“ホール”又はピンホール・パターンは、
ホウ素ドーピングの前にウェハ表面にリソグラフィで規
定されたマイクロウインドウ位置合せパターンに相当
し、連続するエッチング工程の後、そこに形成された集
積回路パターンを持つ半導体基板のような他のパターン
化ウェハ又は部材とマスクとを正しく方向付けし位置合
せするために使用することができる一群の局所的に配置
された透明位置合せホールを形成する。
A "hole" or pinhole pattern is
Another patterned wafer, such as a semiconductor substrate, which corresponds to a lithographically defined microwindow alignment pattern on the wafer surface prior to boron doping, and which has an integrated circuit pattern formed therein after a successive etching step or Forming a group of locally positioned transparent alignment holes that can be used to properly orient and align the member and mask.

【0049】このホール・パターンはそれぞれ異なる形
をとることができ、分離基板上の共同位置合せパターン
を正しく位置合せするだろう基点マーク等を含み、マス
クと回路パターンの精密な位置合せが行われる。ホール
の形はX線マスク吸収剤パターンの機械的及び幾何学的
保全性に妥協せずに光伝送を最高にするよう選択され
る。
The hole patterns can have different shapes and include a fiducial mark which will correctly align the co-alignment pattern on the separation substrate to provide precise alignment of the mask and circuit pattern. . The shape of the holes is chosen to maximize light transmission without compromising the mechanical and geometric integrity of the x-ray mask absorber pattern.

【0050】かくして薄膜に与えられた局所的に透明な
マイクロウインドウ領域は位置合せ許容値を最小にする
ことによって、意図したX線リソグラフィのインフィー
ルド光位置合せを改良し、その達成による効果を与える
ことができた。
The locally transparent microwindow regions thus imparted to the thin film improve the in-field optical alignment of the intended X-ray lithography by minimizing the alignment tolerance and provide the benefits of achieving it. I was able to.

【0051】マイクロウインドウに対するアレイ・パタ
ーンの形状はX線露光フィールドの寸法及びX線マスク
吸収剤パターンによる制約のような適用パラメータに依
存し、ツールの位置合せシステム・アルゴリズムに基づ
く位置合せツールに対する設計に合致することに依存す
る。多くの組合せがあってよく−−(及び位置合せ集合
が50mm合計集合マークに近づく)−−、適当な組合
せが確かにツールであり、特定のツールに依存するソフ
トウェアである。
The shape of the array pattern for the microwindow depends on the application parameters such as the size of the X-ray exposure field and the constraints imposed by the X-ray mask absorber pattern, and the design for the alignment tool based on the tool's alignment system algorithm. Depends on matching. There may be many combinations-(and the alignment set approaches the 50 mm total set mark)-appropriate combinations are certainly tools, and software that depends on the particular tool.

【0052】以上、本発明をその好ましい実施例により
詳細に説明したが、本発明はそれに限定されるものでは
なく、本発明の理念の範囲内において、多くの変化変更
を生じうるものであることは当業者にとって明らかであ
る。
Although the present invention has been described in detail with reference to the preferred embodiments thereof, the present invention is not limited thereto, and many changes and modifications can be made within the scope of the idea of the present invention. Will be apparent to those skilled in the art.

【0053】[0053]

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成した
ことにより、簡単なマスキング及びエッチング技術によ
り位置合せ許容度を最小にしうるようにして、X線リソ
グラフィの性能を相当高めることができた。
As described above, according to the present invention, the alignment tolerance can be minimized by a simple masking and etching technique, and the performance of X-ray lithography can be considerably improved. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の好ましい実施例により後に形成される
光学的に透明なマイクロウインドウを例示する薄膜を有
するマスク基板の断面図
FIG. 1 is a cross-sectional view of a mask substrate having a thin film illustrating an optically transparent microwindow that is subsequently formed according to a preferred embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す一群のマイクロウインドウ又はマイ
クロウインドウ・アレイの各種形状を例示したマスク基
板の平面図
2 is a plan view of a mask substrate illustrating various shapes of the group of microwindows or microwindow arrays shown in FIG. 1. FIG.

【図3】本発明の好ましい実施例により透明なマイクロ
ウインドウを形成する製造工程を示し、はマスク・フ
ィルムを有する基板を提供する工程を示す図 は不ドーピング・エリアを形成するため基板の第1面
にマスクを提供する工程を示す図 は基板の第1面をドーピングして不ドーピング・エリ
アを形成する工程を示す図 は基本をエッチングして位置合せウインドウを形成す
る工程を示す図
Figure 3 shows a manufacturing process of forming a transparent micro-windows in accordance with a preferred embodiment of the present invention, a is diagram b showing the step of providing a substrate having a mask film substrate to form a non-doping area Figure c shows the step of providing a mask on the first side and Figure d shows the step of doping the first side of the substrate to form undoped areas. Figure d shows the step of etching the base to form the alignment window. Figure

【図4】本発明の好ましい実施例により製造された透明
マイクロウインドウを詳細に示す基板及び薄膜と、X線
マスクの使用において提供される共同の外部部材との位
置合せを例示する拡大断面図
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view illustrating the alignment of a substrate and thin film detailing a transparent microwindow made in accordance with a preferred embodiment of the present invention with a cooperating external member provided in the use of an x-ray mask.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 マスク 2 基板 3a,3b フィルム 4 薄膜 5 開口 6 ホール(小開口) 10 支持リング 20 開口(正方形) 22 開口(長方形) 23 ウェハ 24 開口(三角形) 26 開口(十字形) 33a,33b マスク・フィルム 33c 窒化シリコン・フィルム 33d 光吸収剤 33e マイクロウインドウ・パターン 43 ホウ素ドーピングP++層 44 薄膜 63 不ドーピング・エリア(位置合せウ
インドウ) 73 マイクロウインドウ 83 X線マスク・パターン・エリア 84 X線吸収剤パターン 89 集積回路パターン 90 分離基板
1 Mask 2 Substrate 3a, 3b Film 4 Thin Film 5 Opening 6 Hole (Small Opening) 10 Support Ring 20 Opening (Square) 22 Opening (Rectangular) 23 Wafer 24 Opening (Triangle) 26 Opening (Cross) 33a, 33b Mask Film 33c Silicon nitride film 33d Light absorber 33e Micro window pattern 43 Boron doping P ++ layer 44 Thin film 63 Undoped area (Alignment window) 73 Micro window 83 X-ray mask pattern area 84 X-ray absorber pattern 89 integrated circuit pattern 90 separation substrate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンジェラ・ココ・ランバーチ アメリカ合衆国10579、ニューヨーク州、 プトナム・バレイ、ガーディニア・ロー ド、9番地 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Angela Coco Lambert No. 9 at Gardenia Road, Putnam Valley, New York, USA 10579

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 X線吸収剤パターンを含むエリア内にイ
ンフィールド光位置合せ機能を有するX線マスクの製造
方法であって、 第1の面及び対向する第2の面を有する異方性エッチン
グ材料の基板を設け、 前記第1の面のドーピングにおいて一群の位置合せホー
ルに対応する不ドーピング・エリアを形成するべきパタ
ーン材料のフィルムにより前記第1の基板面をマスク
し、 前記基板材料に対しエッチング抵抗を与えるドーパント
により前記基板の第1の面を前記マスク・フィルムを通
してドーピングし、その結果前記第1の面に形成された
ドーピング層に前記一群の位置合せホールの前記パター
ンの不ドーピング・エリアを残留し、 前記ドーピング層の面に対し実質的に光学的に透明な材
料の連続フィルムを形成し、 前記基板を通し対向する第2の面から前記ドーピング層
に対し異方性にエッチングを施して、X線吸収剤パター
ンに支援された前記ドーピング層の薄膜を形成すると共
に、前記薄膜に前記一群の位置合せホールのパターンの
開口を形成するよう前記不ドーピング・エリアの基板材
料を除去する各工程を含み、前記ホールは前記連続フィ
ルムと組合わせて前記X線マスクのインフィールド光位
置合せに対する光の通過に順応する薄膜の光ウインドウ
を形成することを特徴とするX線マスクの製造方法。
1. A method of manufacturing an X-ray mask having an in-field light alignment function in an area including an X-ray absorber pattern, the anisotropic etching having a first surface and an opposing second surface. Providing a substrate of material, masking the first substrate surface with a film of pattern material to form undoped areas corresponding to a group of alignment holes in the doping of the first surface, An undoped area of the pattern of the set of alignment holes in a doping layer formed on the first surface by doping the first surface of the substrate with a dopant that provides an etch resistance. To form a continuous film of a material that is substantially optically transparent to the surface of the doping layer, and is opposed through the substrate. And anisotropically etching the doping layer from the second surface to form a thin film of the doping layer supported by an X-ray absorber pattern, and a pattern of the group of alignment holes in the thin film. A step of removing substrate material in the undoped area to form an opening, the hole in combination with the continuous film accommodating light passage for in-field light alignment of the x-ray mask. An optical window is formed to form an X-ray mask.
【請求項2】 前記基板の異方性エッチング材料はシリ
コンから成ることを特徴とする請求項1記載のX線マス
クの製造方法。
2. The method of manufacturing an X-ray mask according to claim 1, wherein the anisotropic etching material of the substrate is made of silicon.
【請求項3】 前記異方性エッチング材料は<100>
単結晶光ドーピング・シリコンから成ることを特徴とす
る請求項1記載のX線マスクの製造方法。
3. The anisotropic etching material is <100>
The method of manufacturing an X-ray mask according to claim 1, wherein the X-ray mask is made of single crystal photo-doped silicon.
【請求項4】 前記第1の面に形成された前記ドーピン
グ層は薄いホウ素ドーピングP++シリコン層から成るこ
とを特徴とする請求項1記載のX線マスクの製造方法。
4. The method of claim 1, wherein the doping layer formed on the first surface comprises a thin boron-doped P ++ silicon layer.
【請求項5】 前記実質的に光学的に透明な材料の連続
フィルムは窒化シリコン、二酸化シリコン、シリコン・
オキシナイトライド、シリコン・カーバイド、窒化ホウ
素、酸化アルミニューム、ダイアモンド、及びその組合
せから成る群から選ばれることを特徴とする請求項1記
載のX線マスクの製造方法。
5. The continuous film of substantially optically transparent material is silicon nitride, silicon dioxide, silicon.
The method of claim 1, wherein the X-ray mask is selected from the group consisting of oxynitride, silicon carbide, boron nitride, aluminum oxide, diamond, and combinations thereof.
【請求項6】 前記マスク・フィルムはホウ素拡散障壁
材料から成ることを特徴とする請求項1記載のX線マス
クの製造方法。
6. The method of claim 1, wherein the mask film comprises a boron diffusion barrier material.
【請求項7】 前記マスク・フィルムはシリコン・カー
バイド、二酸化シリコン、ダイアモンド、及びその組合
せから成る群から選ばれた多層及び複合材料から成るこ
とを特徴とする請求項1記載のX線マスクの製造方法。
7. The manufacture of an X-ray mask according to claim 1, wherein the mask film is composed of multiple layers and composite materials selected from the group consisting of silicon carbide, silicon dioxide, diamond, and combinations thereof. Method.
【請求項8】 前記X線マスクの製造方法は、実質的に
光学的に透明な材料の前記連続フィルムを形成する前
に、前記ドーピング層の表面から前記マスク・フィルム
を除去する工程を含むことを特徴とする請求項1記載の
X線マスクの製造方法。
8. The method of making an X-ray mask comprises the step of removing the mask film from the surface of the doping layer prior to forming the continuous film of substantially optically transparent material. The method of manufacturing an X-ray mask according to claim 1, wherein
【請求項9】 前記X線マスクの製造方法は前記第1の
面に対面する前記薄膜の表面に対し実質的に光学的に透
明な材料のフィルムを供給する工程を含むことを特徴と
する請求項1記載のX線マスクの製造方法。
9. The method of manufacturing an X-ray mask, comprising the step of supplying a film of a substantially optically transparent material to the surface of the thin film facing the first surface. Item 2. An X-ray mask manufacturing method according to Item 1.
【請求項10】 X線吸収剤パターンを含むエリア内に
インフィールド光位置合せ機能を有するX線マスクであ
って、 開口を有する基板と、 前記基板に支持され、X線マスク吸収剤パターンとそこ
を通過する位置合せホールのパターンとを含む開口と実
質的に位置合せするエリアを有する薄膜と、 前記薄膜上において、前記エリア内の位置合せホール上
に配置され該位置合せホールのパターンを通して光を通
過させる光ウインドウを形成するべき実質的に光学的に
透明なフィルムとを含み、前記位置合せホールのパター
ンと対向する外部部材のパターンとを光学的に位置合せ
することにより、前記X線マスク吸収剤パターンと前記
外部部材の分離パターンとを位置合せするようにしたこ
とを特徴とするX線マスク。
10. An X-ray mask having an in-field light alignment function in an area including an X-ray absorber pattern, the substrate having an opening, the X-ray mask absorber pattern supported by the substrate, and the X-ray mask absorber pattern. A thin film having an area substantially aligned with the opening including a pattern of alignment holes passing through, and, on the thin film, transmitting light through the pattern of the alignment holes arranged on the alignment holes in the area. A substantially optically transparent film to form a light window for passage therethrough, and optically aligning the pattern of the alignment holes with the pattern of the opposing external member to absorb the X-ray mask. An X-ray mask, wherein the agent pattern and the separation pattern of the external member are aligned with each other.
JP16727893A 1992-07-22 1993-06-15 X-ray mask having transparent silicon thin film and manufacturing method thereof Expired - Lifetime JPH0777192B2 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108398383A (en) * 2018-03-23 2018-08-14 苏州原位芯片科技有限责任公司 Observe film window

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